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L-精氨酸(L-Arginine,L-Arg)是一种半必需碱性氨基酸,具有重要的生理生化学意义。1998年,L-精氨酸--氧化氮途径的发现使得L-精氨酸的研究成为国内外研究的热点之一。L-精氨酸在医药和食品工业上有广泛的用途。在我国,L-精氨酸的生产水平与发达国家相比尚有较大的差距。
本论文涉及发酵法生产L.精氨酸,其主要内容包括:种子培养基组成的研究;摇瓶培养条件的确定;摇瓶发酵培养基成分的确定;发酵液中L-精氨酸的定量测定方法的研究;5L发酵罐发酵条件的研究。
主要方法和结果如下:
1.对诱变突发株FHA00551(SMC、L-HA、D-Arg)的生理生化性能进行了考察,研究种子培养基的组成。通过正交实验,确定种子培养基的组成为葡萄糖30.0g/L;玉米浆30.0 g/L;(NH<,4>)<,2>SO<,4>20.0g/L;KH<,2>PO<,4>1.0g/L;MgSO<,4>·7H<,2>O 0.5 g/L;尿素1.5g/L。
2.分别研究了不同的接种量、装液量、温度、摇床转速、pH值对诱变突发株FHA00551(SMC、L-HA、D-Arg)产酸的影响,在单因子实验的基础上运用正交实验,确定较优培养条件为装液量90mL/500mL、温度为32℃、pH值为6.5、110r/min、接种量为2%,在此条件下发酵72h产酸为2.15g/L。
3.在上述较优培养条件的基础上进行了培养基组成的优化实验。对培养基主要成分葡萄糖,(NH<,4>)<,2>SO<,4>,生物素,玉米浆的含量进行了单因子实验,在此基础通过正交实验,确定发酵培养基的最优组合为葡萄糖100g/L;玉米浆30 g/L;(NH<,4>)<,2>SO<,4> 50.0 g/L;KH<,2>PO<,4>1.2 g/L;MgSO<,4>·7H<,2>O 0.6 g/L;尿素1.5 g/L;生物素100μg/L;FeSO<,4>0.02 g/L,MnSO<,4> 0.02 g/L,CaCO<,3> 30g/L,产酸水平稳定在3.50g/L。在此条件下的产率与出发菌株相比提高了189%。
4.研究了发酵液中L一精氨酸定量测定方法,用坂口试剂-(a-萘酚和2,3-丁二酮)定量测定L-精氨酸的含量,考察了反应时间和温度以及发酵液对显色反应的影响,建立发酵液L-精氨酸测定标准曲线,推导出L.精氨酸含量的计算公式为:X=(1.244×A-0.277)N。
5.在5L全自动发酵罐上考查了pH值对发酵的影响,初步建立了放大发酵的pH值控制策略,即菌体生长期控制pH值到6.8,发酵45~50h后,控制pH值到6.2。对5L全自动发酵罐进行补料发酵试验探讨,在发酵液装液量为3L,培养基中初始含糖120 g/L,补糖80g/L,发酵前期pH6.8,温度为32℃,通气量为0.6~1.0L/L(发酵液)/min,转速为300~600r/min,发酵后期pH6.2,发酵周期为96h,产L-精氨酸24.51g/L,产率与出发菌株相比提高了288%。